JP6706107B2 - 筆記具用油性インキ組成物およびそれを用いた油性ボールペンレフィル、油性ボールペン - Google Patents
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Description
「1.塩基性染料と樹脂酸との造塩染料、有機溶剤、有機アミンを含んでなることを特徴とする筆記具用油性インキ組成物。
2.前記塩基性染料が、トリアリールメタン骨格塩基性染料またはキサンテン骨格塩基性染料であることを特徴とする第1項に記載の筆記具用油性インキ組成物。
3.前記有機アミンが、2級アミンまたは3級アミンであることを特徴とする第1項または第2項に記載の筆記具用油性インキ組成物。
4.前記筆記具用油性インキ組成物に、顔料を更に含んでなることを特徴とする第1項ないし第3項のいずれか1項に記載の筆記具用油性インキ組成物。
5.前記筆記具用油性インキ組成物に、ポリビニルブチラール樹脂を含んでなり、前記ポリビニルブチラール樹脂の含有量が、前記筆記具用油性インキ組成物中の全樹脂の含有量に対して50%以上であることを特徴とする第1項ないし第4項のいずれか1項に記載の筆記具用油性インキ組成物。
6.20℃、剪断速度5sec−1におけるインキ粘度が、10〜30000mPa・sであることを特徴とする第1項ないし第5項のいずれか1項に記載の筆記具用油性インキ組成物。
7.インキ収容筒内に第1項ないし第6項のいずれか1項に記載の筆記具用油性インキ組成物を収容したことを特徴とする油性ボールペンレフィル。
8.第7項に記載の油性ボールペンレフィルを軸筒内に配設し、軸筒先端部から出没可能としたことを特徴とする出没式油性ボールペン。」とする。
本発明では、塩基性染料と造塩安定性を考慮すれば、樹脂酸を用いることが好ましい。これは、樹脂酸と塩基性染料とを塩析反応させることで、樹脂酸と塩基性染料間のイオン結合力が強い造塩染料となりやすく、油性インキ中において、長期間インキ経時安定性を保ちやすいためである。樹脂酸としては、ガムロジン、トール油ロジン、ウッドロジンなどの天然ロジン、不均化ロジン、水素化ロジン、脱水素化ロジン、重合ロジン、カルボン酸変性ロジン等の変性ロジン、アルキルフェノール系樹脂などが挙げられる。なお、前記カルボン酸変性ロジンの調製に用いられるカルボン酸としては、例えばマレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、無水イタコン酸、シトラコン酸、アクリル酸、メタクリル酸等を挙げることができる。これらの樹脂酸の中でも、塩基性染料と造塩安定性を考慮すれば、変性ロジンを用いることが好ましい。
本発明で用いる有機アミンについては、オキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミン等のエチレンオキシドを有するアミンや、ラウリルアミン、ステアリルアミン等のアルキルアミンや、ジステアリルアミン、ジメチルラウリルアミン、ジメチルステアリルアミン、ジメチルオクチルアミン等のジメチルアルキルアミン等の脂肪族アミンが挙げられ、その中でも、インキ中での安定性を考慮すれば、エチレンオキシドを有するアミン、ジメチルアルキルアミンが好ましく、さらに考慮すれば、ジメチルアルキルアミンが好ましい。
なお、全アミン価については、1級、2級、3級アミンの総量を示すもので、試料1gを中和するのに要する塩酸に当量の水酸化カリウムのmg数で表すものとする。
本発明に用いることができる有機溶剤は特に限定されず、一般に筆記具用インキ組成物に用いられる溶剤を用いることができるが、有機溶剤の中でも、アルコール系有機溶剤が好ましい。アルコール系有機溶剤としては例えば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ブチレングリコール、エチレングリコール、ベンジルアルコール、フェニルエチルアルコール、メチルフェニルカルビノール、フタリルアルコール、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、イソプロパノール、イソブタノール、t−ブタノール、プロパギルアルコール、アリルアルコール、3−メチル−1−ブチン−3−オール、エチレングリコールモノメチルエーテルアセタート等のその他のアルコール系溶剤などが挙げられる。アルコ−ル系有機溶剤は、油性インキ組成物中で、前記塩基性染料と樹脂酸との造塩染料を安定した状態を保つことができるため、好ましい。さらに、揮発しやすく、チップ先端での乾燥をしやすく、皮膜形成が速くなりやすく、インキ垂れ下がり性能を向上させやすいため、好ましい。なお、本発明において、アルコール系有機溶剤とは、エーテル結合を有しないものをいう。
前記造塩染料以外の着色剤としては、一般的な染料や顔料を用いても良いが、本発明では、油性ボールペンとした場合、顔料を含んでなることが好ましい。これは、顔料を含んでなることで、ボールとチップ本体の隙間に顔料粒子が入り込むことで、ベアリングのような作用が働き、金属接触を抑制することで、潤滑性を向上することが可能であるためである。そのため、前記顔料は、従来とは異なり、着色剤と潤滑剤との効果を併せ持つことが可能となる。さらに、顔料を併用することで、前記造塩染料だけでは得られづらかった濃い筆跡が得られ、同時に、耐光性も向上することが可能となり、好ましい。
また、本発明では、樹脂を含んでなることが好ましいが、筆記具用油性インキ組成物に用いる樹脂としては、ポリビニルブチラール樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、セルロース樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、ケトン樹脂、テルペン樹脂、アルキッド樹脂、フェノキシ樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂などが挙げられるが、本発明では、油性ボールペンとした場合、インキ垂れ下がり性能と、書き味が優れるとともに、前記塩基性染料と樹脂酸との造塩染料とのインキ経時安定性に優れるようにするには、ポリビニルブチラール樹脂を用いることが好ましい。これは、ポリビニルブチラール樹脂は、チップ先端で樹脂皮膜を形成し、ボールとチップ先端の間隙を覆うことで、インキ垂れ下がりを抑制し、さらに、ボールとボール座との間に常に弾力性があるインキ層を形成して、直接接触しづらくするため、書き味を向上しやすくすることが可能となるためである。
なお、前記ポリビニルブチラール樹脂の水酸基量(mol%)とは、ブチラール基(mol%)、アセチル基(mol%)、水酸基(mol%)の 全mol量に対して、水酸基(mol%)の含有率を示すものである。
なお、酸価については、試料1g中に含まれる酸性成分を中和するのに要する水酸化カリウムのmg数で表すものとする。
次に塩基性染料と樹脂酸との造塩染料の作成方法を説明する。
まず、水、塩基性染料、樹脂酸を入れて、加温した後、ディスパー攪拌機を用いて溶解させた後濾紙を用い濾過を行って、濾紙上の残渣を乾燥させ造塩染料を得た。
次に塩基性染料と樹脂酸との造塩染料以外の造塩染料の作成方法を説明する。
表に示すように、塩基性染料、樹脂酸を変更した以外は、配合例1と同様な手順で配合例3〜5の造塩染料を得た。
実施例1の筆記具用油性インキ組成物は、着色剤として造塩染料、顔料分散体、有機アミンとしてジメチルアルキルアミン、有機溶剤としてアルコール系溶剤、グリコールエーテル系溶剤、ポリビニルブチラール樹脂、潤滑剤としてリン酸エステル系界面活性剤、曳糸性付与樹脂としてポリビニルピロリドンを採用し、これを所定量秤量して、60℃に加温した後、ディスパー攪拌機を用いて完全溶解させて筆記具用油性インキ組成物を得た。具体的な配合量は下記の通りである。
尚、ティー・エイ・インスツルメント株式会社製AR−G2(ステンレス製40mm2°ローター)を用いて20℃の環境下で、剪断速度5sec−1にてインキ粘度を測定したところ、15000mPa・sであった。
また、pH値を測定したところ、pH=7.7であった。
また、実施例1で、前記有機アミンの全アミン価をX、前記リン酸エステル系界面活性剤の酸価をYとした場合、Y/X=0.28〜0.34の範囲であった。
配合例1の造塩染料 15.0質量%
配合例2の造塩染料 5.0質量%
顔料分散体 7.0質量%
有機アミン(ジメチルアルキルアミン) 2.0質量%
ポリビニルブチラール樹脂
(エスレックBL−1、水酸基量:36mol%、平均重合度:300)15.0質量%
アルコール溶剤(ベンジルアルコール) 42.0質量%
グリコールエーテル溶剤(エチレングリコールモノフェニルエーテル) 11.5質量%
潤滑剤(リン酸エステル系界面活性剤) 2.0質量%
曳糸性付与樹脂(ポリビニルピロリドン) 0.5質量%
表に示すように、インキ組成物の各成分とチップ仕様を変更した以外は、実施例1と同様な手順で実施例2〜15の筆記具用油性インキ組成物を得た。
また、実施例2〜15で、前記有機アミンの全アミン価をX、前記リン酸エステル系界面活性剤の酸価をYとした場合、Y/X=0.28〜0.39の範囲であった。
実施例1〜15及び比較例1〜5で作製した筆記具用油性インキ組成物を、アルキルアラルキルシリコーンでインキ収容筒(ポリプロピレン製)内壁に塗布したインキ収容筒の先端に、ボール表面の算術平均粗さ(Ra)3nmのボール(φ0.7mm)を回転自在に抱時したボールペンチップ(ボールの縦軸方向の移動量:7μm)を装着するとともに、インキ収容筒内に、実施例1の油性ボールペン用インキ(0.3g)を直に収容してボールペンレフィルを(株)パイロットコーポレーション製の油性ボールペン(商品名:レックスグリップ)に配設して、油性ボールペンを作製し筆記試験用紙として筆記用紙JIS P3201を用いて以下の試験及び評価を行った。
色調の変色がなく、析出物がなく、良好のもの ・・・◎
色調の変色がないが、析出物が微少に発生したもの ・・・○
色調の変色があり、くすんだ色になったが、実用上問題のないもの ・・・△
色調の変色がひどい、または、析出物が発生し、筆跡カスレや筆記不良などの原因になるもの ・・・×
チップ先端のインキ滴がないもの ・・・◎
チップ先端のインキ滴がテーパー部の1/4以内のもの ・・・○
チップ先端のインキ滴がテーパー部の1/4以上、1/2以内のもの・・・△
チップ先端のインキ滴がテーパー部の1/2以上のもの ・・・×
非常に滑らかなもの ・・・◎
滑らかなもの ・・・○
やや重いもの ・・・△
重いもの ・・・×
ボール座の摩耗が5μm未満のもの ・・・◎
ボール座の摩耗が5μm以上、10μm未満であるもの ・・・○
ボール座の摩耗が10μm以上、20μm未満であるが、筆記可能であるもの ・・・△
ボール座の摩耗がひどく、筆記不良になってしまうのもの ・・・×
退色しない若しくは若干退色する ・・・◎
退色するが、実用上問題ないレベルのもの ・・・○
退色が目立ち、実用上問題になるレベルのもの ・・・×
実施例14、15については、酸性含金染料と芳香環を有するアミンとの造塩染料を用いたため、他の実施例よりも耐光性が優れた。
実施例16としては、ボール表面の算術平均粗さ(Ra)7nmのボール(φ1.0mm)を回転自在に抱時したボールペンチップ(ボールの縦軸方向の移動量:12μm)に変更し、実施例1の筆記具用油性インキ組成物を用いて、油性ボールペンを作製し、実施例1と同様な試験及び評価を行ったところ、実施例1と同等のレベルの性能評価となった。
Claims (9)
- 塩基性染料と樹脂酸との造塩染料、有機溶剤、有機アミンを含んでなり、前記樹脂酸が、変性ロジン、アルキルフェノール系樹脂であることを特徴とする筆記具用油性インキ組成物。
- 前記塩基性染料が、トリアリールメタン骨格塩基性染料またはキサンテン骨格塩基性染料であることを特徴とする請求項1に記載の筆記具用油性インキ組成物。
- 前記有機アミンが、2級アミンまたは3級アミンであることを特徴とする請求項1または2に記載の筆記具用油性インキ組成物。
- 前記筆記具用油性インキ組成物に、顔料を更に含んでなることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の筆記具用油性インキ組成物。
- 前記筆記具用油性インキ組成物に、ポリビニルブチラール樹脂を含んでなり、前記ポリビニルブチラール樹脂の含有量が、前記筆記具用油性インキ組成物中の全樹脂の含有量に対して50%以上であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の筆記具用油性インキ組成物。
- 前記筆記具用油性インキ組成物に、リン酸エステル系界面活性剤を更に含んでなることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の筆記具用油性インキ組成物。
- 20℃、剪断速度5sec−1におけるインキ粘度が、10〜30000mPa・sであることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の筆記具用油性インキ組成物。
- インキ収容筒内に請求項1ないし7のいずれか1項に記載の筆記具用油性インキ組成物を収容したことを特徴とする油性ボールペンレフィル。
- 請求項8に記載の油性ボールペンレフィルを軸筒内に配設し、軸筒先端部から出没可能としたことを特徴とする出没式油性ボールペン。
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